第四章数控加工中心的操作与编程Word文档下载推荐.docx
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1．自动换刀装置的形式
自动换刀装置的结构取决于机床的类型、工艺、范围及刀具的种类和数量等。
自动换刀装置主要有回转刀架和带刀库的自动换刀装置两种形式。
●任选方式是对刀具或刀座进行编码，并根据编码选刀。
它可分为刀具编码和刀座编码两种方式。
目前应用最多的是计算机记忆式选刀。
这种方式的特点是，刀具号和存刀位置或刀座号对应地记忆在计算机的存储器或可编程控制器内。
2）换刀
有通过机械手换刀和通过刀库?
主轴运动换刀两种方式。
对通过机械手换刀的立式加工中心（如XHK716），其换刀动作可分解如下：
①主轴箱回到最高处（Z坐标零点），同时实现“主轴准停”。
②机械手抓住主轴上和刀库上的刀具，如图4-6（a）所示。
③活塞杆推动机械手下行，从主轴和刀库上取出刀具，如图4-6（b）所示。
④机械手回转180°
，交换刀具位置，如图4-6（c）所示。
⑤将更换后的刀具装入主轴和刀库，如图4-6（d）所示。
⑥机械手放开主轴和刀库上的刀具后复位。
限位开关发出“换刀完毕”的信号，主轴自由，可以开始加工或使其他程序动作。
对如XH754型的卧式加工中心，换刀采用的是主轴移动式，其换刀动作可分解为：
①主轴准停，主轴箱沿Y轴上升。
这时刀库上刀位的空挡正对着交换位置，装卡刀具的卡爪打开。
如图4-7（a）所示。
②主轴箱上升到极限位置，被更换的刀具刀杆进入刀库空刀位，即被刀具定位卡爪钳住，与此同时，主轴内刀杆自动夹紧装置放松刀具，如图4-7（b）所示。
③刀库伸出，从主轴锥孔中将刀拔出，如图4-7（c）所示。
④刀库转位，按照程序指令要求，将选好的刀具转到最下面的位置，同时，压缩空气将主轴锥孔吹净，如图4-7（d）所示。
⑤刀库退回，同时将新刀插入主轴锥孔，主轴内刀具夹紧装置将刀杆拉紧，如图4-7（e）所示。
⑥主轴下降到加工位置并启动，开始下一步的加工，如图4-7（f）所示。
图4-8所示是目前在XH713、XH714、XH715等中小型立式加工中心上广泛采用的刀库移动-主轴升降式换刀方式。
其换刀过程为：
①分度：
②接刀：
③卸刀：
④再分度：
⑤装刀：
4.2机床控制面板及其操作
4.2.1数控操作面板
表4-2数控操作功能键
面板左方为CRT显示器。
用于显示程序、数据输入显示和监视坐标图形等。
不同的功能方式下有不同的显示内容，有的功能方式下还有多个屏幕显示页，可用翻页键切换。
图4-10所示为当前坐标显示（按POS功能键时）的其中两个画页。
当前位置坐标显示时，共有几组坐标显示，它们分别是：
●相对坐标系（RELATIVE）：
若需要将某坐标轴位置置为相对零点时，可在3倍文字显示画页下，先按坐标轴地址键，这时所按的地址闪动；
然后，再按原点[起源]软键ORIGIN，则该轴相对坐标就被复位为零。
●工件坐标系（ABSOLUTE）：
以G92或预置工件坐标系G54~G59指定的点为原点，显示当前刀具（或机械工作台）的位置坐标。
●机床坐标系（MACHINE）：
以机床原点为原点的机械现在位置的坐标。
●剩余移动量（DISTANCETOGO）：
在自动、MDI、DNC方式加工时，当前程序段中刀具还需要移动的距离。
4.2.2手动操作面板
（1）方式选择开关：
选择操作方式的开关，有以下几种方式。
①编辑（EDIT）编缉方式
②自动（MEM或AUTO）存储运转方式（或称自动加工）
③MDIMDI手动数据输入方式
④手动（JOG）手动连续进给方式
⑤手轮手轮增量进给方式
⑥快速快速进给方式
⑦回零（REF或ZRN）手动返回参考点方式
⑧DNC联机通信、计算机直接加工控制方式
⑨示教示教方式
图4-11手动操作面板
（2）进给速度修调旋钮：
根据程序指定的进给速度，选择修调倍率的旋钮。
可在0%~150%范围内每隔10%修调。
（3）手动轴选择旋钮：
选择移动轴，再按下方的轴移动方向钮。
各轴的正负方向遵循标准设定，即以假定工件不动，刀具相对于工件在运动来理解，即按编程坐标系来看。
（4）主轴速度修调旋钮：
调节主轴转速，可在50%~120%范围内每隔10%修调。
（5）快速倍率旋钮：
选择快速进给速度倍率的开关。
（6）手轮进给调节：
置方式开关为手轮方式后，可由手轮进行增量调节。
（7）循环启动按键：
用于自动运转开始的按钮，也用于解除临时停止，自动运转中按钮灯亮。
（8）进给保持按键：
用于自动运转中临时停止的按钮，一按此按钮，轴移动减速并停止，灯亮。
（9）跳步按键开关：
需跳过带有“/”（斜线号）的程序段时按下此开关（灯亮），置接通状态，此开关对于在“/”号后标有番号的选择程序段跳跃无效。
（10）单步按键开关：
按下此开关（灯亮），程序运行处于单段方式。
（11）空运行按键开关：
按下此开关（灯亮），自动运转时进行空运转。
（12）Z轴锁定按键开关：
按下此开关（灯亮），自动运转时，往Z轴去的控制信号被截断，Z轴不动，但数控运算和CRT显示正常。
（13）机床锁定按键开关：
按此开关（灯亮），机械不动，仅让位置显示动作，用于机械不动而要校验程序时。
（14）选择停止按键开关：
按此开关至灯亮，可在实施带有辅助功能M01的程序段后，停止程序。
（15）程序再启动键开关：
（16）手动启停主轴操作按键：
手动、手轮方式下，按下启动键，开启主轴；
（17）手动冷却操作按键：
按下启动键，手动开启冷却液；
按下停止键，手动关闭冷却液。
（18）手动选刀操作按键：
按下正、反转键，开始正、反方向转动刀库，进行手动选刀操作。
按键一次，转动一个刀位。
（19）冲屑和手动润滑按键：
（20）急停按钮：
机床操作过程中若出现紧急情况时，按下此按钮，进给及主轴运行立即停止。
（21）程序保护锁匙：
（22）电源开关和机床复位按钮：
（23）各种状态及报警指示灯：
4.2.3基本操作方法
1．手动回参考点
手动回机床原点（参考点）：
将手动操作面板上的操作方式开关置“回零”挡位，先将手动轴选择为Z轴，再按下“+”移动方向键，则Z轴将向参考点方向移动，一直至回零指示灯亮；
然后，分别选择Y、X轴进行同样的操作。
2．工作台的手动调整
工作台拖板的手动调整是采用方向按键，通过产生触发脉冲的形式或使用手轮通过产生手摇脉冲的方式来实施的。
和手柄的粗调、微调一样，其手动调整也有两种方式。
（1）粗调：
置操作方式开关为“手动连续进给”方式挡。
（2）微调：
本机床系统的微调需使用手轮来操作。
将方式开关置为“手轮”方式挡。
3．MDI程序运行
所谓MDI方式是指临时从数控面板上输入一个或几个程序段的指令并立即实施的运行方式。
4.3加工中心的工艺准备
4.3.1加工中心的工艺特点
加工中心加工的零件尺寸必须与机床工作台、各向行程相适应。
由于加工中心具备了高刚度和高功率的特点，故在工艺上可采用大的切削用量，以便在满足加工精度条件下尽量节省加工工时。
（1）确定采用加工中心的加工内容，确定工件的安装基面、加工基面和加工余量等。
（2）以充分发挥加工中心效率为目的来安排加工工序。
有些箱体大平面加工采用龙门铣床、数控铣床更为合适。
（3）对于复杂零件来说，由于加工过程中会产生热变形，淬火后会产生内应力，零件卡压后也会变形等多种原因，故全部工序很难在一次装夹后完成，这时可以考虑两次或多次装夹。
（4）安排加工工序时应本着由粗渐精的原则。
（5）当加工工件批量较大，工序又不太长时，可在工作台上一次安装多个工件同时加工，以减少换刀次数。
（6）采用大流量的冷却方式，为减少加工时产生的大量热量对加工精度的影响，并提高刀具耐用度，需积极采用大流量的冷却方式。
4.3.2刀具及刀库数据设置
1．刀具规格型式
加工中心上使用的刀具分刃具部分和连接刀柄部分。
刃具部分包括钻头、铣刀、铰刀和丝锥等，和数控铣床所用刃具类似。
2．对刀与刀库设定
加工中心的对刀总体上和数控铣床的对刀相类似。
刀具补偿数据的设定可通过数控操作面板的OFFSETSETTING功能项进行。
4.3.3机床及工件的坐标系统
加工中心机床的坐标轴及其运动方向按1.3节的原则确定，遵循右手直角坐标系法则。
但在编程使用过程中，一定要理解机床工作台和刀具间的相对运动关系。
加工中心的工件坐标系建立同样使用G92X...Y...Z...格式。
除此以外，加工中心机床的数控系统通常也都提供G54～G59等另外6个预置工件坐标系的指令功能。
4.4加工中心编程与上机调试
4.4.1基本程序指令
加工中心配备的数控系统，其功能指令都比较齐全。
第3章的3.3.1节中数控铣床所用到的G、M、F、S等功能指令基本上都适用于加工中心，对这些指令就不再重复说明。
在此主要介绍一些前面没有进行说明的程序指令。
1．虚轴指令或称假想轴切削指令G07
指令格式：
G07X0或G07Y0或G07Z0设定X（或Y、Z）轴为假想轴。
G07X1或G07Y1或G07Z1假想轴取消。
2．极坐标系设定指令G15、G16
G15：
极坐标系指令取消。
G16：
极坐标系指定。
极坐标轴的方位取决于G17、G18、G19指定的加工平面。
图4-16极坐标编程图例
3．存储行程极限指令G22、G23
另一种行程极限是可随意设定改变的软行程极限，可用参数设定，也可用G22来指定，用G23指令来取消。
其格式为：
G22X...Y...Z...I...J...K...
4．参考点操作指令G27、G30
G27X...Y...Z...返回参考点校验的指令
G30X...Y...Z...第二参考点返回指令
5．螺纹切削指令G33
格式：
G33X...Z...F...Q...
螺纹导程用F直接指定，Q指令螺纹切削的开始角度（0～360°
）。
对锥螺纹，其斜角a<
45°
时，螺纹导程以Z轴方向的值指令；
斜角为45°
～90°
时，以X轴方向的值指令。
对如图4-18所示圆柱螺纹进行切削时，X指令省略，其格式为：
G33Z...F...Q...。
6．刀具位置偏移指令G45～G48
G45～G48指令可使程序中被指令轴的位移，沿其移动方向扩大或缩小的偏移量。
G45：
沿指令轴移动方向扩大一个偏移量
G46：
沿指令轴移动方向缩小一个偏移量
G47：
沿指令轴移动方向扩大两个偏移量
G48：
沿指令轴移动方向缩小两个偏移量
4.4.2自动换刀程序的编写
M06--自动换刀指令。
本指令将驱动机械手进行换刀动作，不包括刀库转动的选刀动作。
M19--主轴准停。
本指令将使主轴定向停止，确保主轴停止的方位和装刀标记方位一致。
T功能指令是铣床所不具备的，因为T指令即Txx，是用以驱动刀库电机带动刀库转动而实施选刀动作的。
“T01M06”是先执行选刀指令T01，再执行换刀指令M06。
“M06T01”是先执行换刀指令M06，再执行选刀指令T01。
4.4.3程序输入与上机调试
1．程序的检索和整理
程序的检索是用于查询浏览当前系统存储器内都存有哪些番号的程序。
程序整理主要用于对系统内部程序的管理，如删除一些多余的程序。
（1）将手动操作面板上的工作方式开关置编辑（EDIT）或自动挡，按数控面板上的程序PROG键显示程序画面。
（2）输入地址“O”和要检索的程序号，再按OSRH软键，检索到的程序号显示在屏幕的右上角。
（3）若要浏览某一番号程序（如O0001）的内容，可先键入该程序番号如“O0001”后，再按向下的光标键即可。
（4）由于受存储器的容量限制，当存储的程序量达到某一程度时，必须删除一些已经加工过而不再需要的程序，以腾出足够的空间来装入新的加工程序；
否则，将会在进行程序输入的中途就产生“070”的存储空间不够的报警。
2．程序输入与修改
程序输入和修改操作同样也必须在编辑挡方式下进行。
1）用手工键入一个新程序
①先根据程序番号检索的结果，选定某一还没有被使用的程序番号作为待输程序番号（如O0012）。
②将上述编程实例的程序顺次输入到机床数控装置中，可通过CRT监控显示该程序。
注意每一程序段（行）间应用“；
”（EOB键）分隔。
2）调入已有的程序
若要调入先前已存储在存储器内的程序进行编辑修改或运行，可先键入该程序的番号如“O0001”后，再按向下的光标键，即可将该番号的程序作为当前加工程序。
3）从PC机、软盘或纸带中输入程序
4）程序的编辑与修改
①采用手工输入和修改程序时，所键入的地址数字等字符都是首先存放在键盘缓冲区内。
②若要修改局部程序，可移光标至要修改处，再输入程序字，按“改写（ALTER）”键则将光标处的内容改为新输入的内容
③若要删除某一程序行，可移光标至该程序行的开始处，再按“；
”+DELETE键；
若按“Nxxxx”+“DELETE”键，则将删除多个程序行
3．程序的空运行调试
空运行调试的意义在于：
（1）用于检验程序中有无语法错误。
有相当一部分可通过报警番号来分析判断。
（2）用于检验程序行走轨迹是否符合要求。
（3）用于检验工件的装夹位置是否合理。
（4）用于通过调试而合理地安排一些工艺指令，以优化和方便实际加工操作。
4．正常加工运行
当程序调试运行通过，工件装夹、对刀操作等准备工作完成后，即可开始正常加工。
4.5钻、镗固定循环及程序调试
4.5.1钻、镗固定循环的实现
1．固定循环的动作组成
以立式数控机床加工为例，钻、镗固定循环动作顺序可分解为：
（1）X和Y轴快速定位到孔中心的位置上。
（2）快速运行到靠近孔上方的安全高度平面（R平面）。
（3）钻、镗孔（工进）。
（4）在孔底做需要的动作。
（5）退回到安全平面高度或初始平面高度。
（6）快速退回到初始点的位置。
2．固定循环指令格式
G90（G91）G99（G98）G73（~G89）X...Y...Z...R...Q...P...F...S...L...
其中，G98、G99为孔加工完后的回退方式指令。
G98指令是返回初始平面高度处，G99则是返回安全平面高度处。
当某孔加工完后还有其他同类孔需要接续加工时，一般使用G99指令；
只有当全部同类孔都加工完成后，或孔间有比较高的障碍需跳跃的时候，才使用G98指令，这样可节省抬刀时间。
X、Y为孔位中心的坐标；
Z为孔底的Z坐标（G90时为孔底的绝对Z值，G91时为R平面到孔底平面的Z坐标增量）。
R为安全平面的Z坐标（G90时为R平面的绝对Z值，G91时为从初始平面到R平面的Z坐标增量）。
Q在G73、G83间歇进给方式中，为每次加工的深度；
在G76、G87方式中，为横移距离；
在固定循环有效期间是模态值。
P为孔底暂停的时间，用整数表示，单位为ms。
仅对G82、G88、G89有效。
F为进给速度。
L为重复循环的次数，L1可不写，L0将不执行加工，仅存储加工数据。
3．各循环方式说明
（1）G73--用于高速深孔钻削。
（2）G74--用于左旋攻螺纹。
（3）G76——精镗。
（4）G81--一般钻孔循环，用于定点钻，如图4-25（d）所示
（5）G82——可用于钻孔、镗孔。
（6）G83——深孔钻削。
（7）G84——右旋攻螺纹。
（8）G85——镗孔。
（9）G86——镗孔。
（10）G87——反向镗孔。
（11）G88——镗孔。
（12）G89——镗孔。
4.5.2点位加工编程实例与调试
4.6综合加工技术
4.6.1用户宏指令编程
宏指令编程是指像高级语言一样，可以使用变量进行算术运算（+、-、*、/）、逻辑运算（AND、OR、NOT）和函数（SIN、COS等）混合运算的程序编写形式。
在宏程序形式中，一般都提供循环、判断、分支和子程序调用的方法，可用于编制各种复杂的零件加工程序。
当不具备自动编程辅助手段，数控系统的指令功能有限，但却提供宏程序功能时，熟练应用宏程序指令进行编程，可以显著地增强机床的加工能力，同时可精简程序量。
FANUC－3MA系统中宏指令格式为：
G65HmP#iQ#jR#k
其中，m取01～99，表示宏指令功能，见表4-6；
#i为运算结果的变量名；
#j为待运算的变量名1（或常数）；
#k为待运算的变量名2（或常数）。
4.6.2加工中心的编程与调试要点
（1）首先应进行合理的工艺分析。
（2）根据批量等情况，决定采用自动换刀还是手动换刀。
（3）自动换刀要留出足够的换刀空间。
（4）为提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调，并将测量尺寸填写到刀具卡片中，以便操作者在运行程序前，及时修改刀具补偿参数。
（5）对于编好的程序，应认真检查，并于加工前安排好试运行。
（6）尽量把不同工序内容的程序，分别安排到不同的子程序中，或按工序顺序添加程序段号标记。
（7）尽可能地利用机床数控系统本身所提供的镜像、旋转、固定循环和宏指令编程处理的功能，以简化程序量。
（8）对加工时所要使用的第一把刀具，可以把它直接安装在主轴上，并将这把刀的刀号输入设置到某地址号中。
4.6.3加工中心的操作要点
（1）熟悉机床的加工范围，如机床原点、XYZ行程、工件、夹具安放位置、工件坐标系、各坐标的干涉区和换刀空间等。
（2）熟悉数控系统各项指令，如主轴挂挡指令、主轴转速指令、进给速度指令、刀具指令等的用法及实施情况。
（3）确定加工零件的加工部位和装夹方式、设计和制造夹具的准备。
（4）编制工艺文件内容。
包括工艺卡片、刀具卡片、夹具和刀具图纸、加工工序图、刀具轨迹图、加工程序单、程序试切和修改记录等。
（5）编制程序和输入程序。
（6）试运行。
（7）试切。
4.6.4综合加工应用实例
升级会员 